Question

能源危機(jī)制約著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，開發(fā)和利用可再生能源是人類立早自身解決能源問題的重要舉措之一．
（1）目前，煤、石油、天然氣等化石燃料成為最主要的能源，它們的大量使用打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，使大氣中

二氧化碳

的含量迅速增加，導(dǎo)致全球氣溫升高．
（2）氫能源是我國(guó)正在開發(fā)的新能源之一．其使用的主要途徑是設(shè)法構(gòu)成原電池，從能量轉(zhuǎn)換的角度看，原電池是一種

化學(xué)

轉(zhuǎn)化為電能的裝置．
（3 ）人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，必然會(huì)帶來新一輪的能源革命．未來的新能源要能夠大規(guī)模替代煤、石油、天然氣等常規(guī)的、不可再生的能源，從理想的角度考慮，它必須滿足許多條件，如：必須足夠豐富，可以保證長(zhǎng)期使用；必須足夠便宜，可以保證多數(shù)人用得起；相關(guān)的制備、應(yīng)用技術(shù)必須成熟，可以保證大規(guī)模使用等，除此之外，你認(rèn)為還必須滿足什么條件？試寫出一條

環(huán)保

．
（4）電動(dòng)汽車做為2008年北京奧運(yùn)會(huì)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施之一．它沒有廢氣產(chǎn)生和噪聲污染，受到各國(guó)運(yùn)動(dòng)員的歡迎．自行車使用前要先對(duì)車上的蓄電池充電，騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力．下表是某品牌電動(dòng)自行車的一些主要技術(shù)參數(shù)：

最大時(shí)速	20km/h	一次充電連續(xù)行駛里程	50km
一次充電最大耗電量	0.6kW?h	充電電壓	220V
電機(jī)額定電壓	36V	電機(jī)額定輸出功率	180W
車質(zhì)量	40kg	最大騎行噪聲	≤62dB

則如果質(zhì)量是60kg的人騎電動(dòng)自行車以最大的時(shí)速勻速行駛30分鐘，受到的平均阻力是人和車總重的0.028倍，那么這段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)自行車克服阻力所做的功為

2.8×10⁵J

當(dāng)電動(dòng)自行車以最大時(shí)速行駛時(shí)，電機(jī)的工作電壓等于額定電壓，則此時(shí)電機(jī)的工作電流多少安．
如設(shè)想改用太陽(yáng)能電池來替代蓄電池，則所需的太陽(yáng)能電池板的面積至少應(yīng)為

1.875m²

才能滿足每天充電一次，連續(xù)行駛里程50km所需的電量．設(shè)太陽(yáng)能電池板正常工作狀態(tài)為陽(yáng)光垂直照射時(shí)，按陽(yáng)光垂直照射時(shí)，地球表面每平方米面積上每秒內(nèi)可獲得800J的能量，太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率為20%計(jì)算．（設(shè)浙江每天陽(yáng)光垂直照射平均時(shí)間為2小時(shí)）

Answer 1

分析：（1）大量消耗石油和煤炭會(huì)帶來環(huán)境污染問題，燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量；
（2）氫能源構(gòu)成原電池，原電池工作時(shí)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；
（3）從環(huán)保、污染少、節(jié)能等方面分析回答；
（4）①由題知電動(dòng)自行車勻速行駛，根據(jù)二力平衡的知識(shí)知道牽引力的大小等于阻力大小，而阻力等于壓力的0.028倍（壓力根據(jù)F=G=mg計(jì)算），據(jù)此可求牽引力的大小，利用速度公式求電動(dòng)車行駛的距離，利用W=Fs求電動(dòng)自行車克服阻力所做的功；
②由表中知道電動(dòng)機(jī)的額定功率和額定電壓，利用P=UI求電機(jī)的工作電流；
③由銘牌知，每天充電一次連續(xù)行駛里程50km所需的電能為0.6kW?h，由地球表面每平方米面積上每秒內(nèi)可獲得800J的能量，太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率為20%，
可得關(guān)系式800J/（s?m²）×S×t×20%=0.6×3.6×10⁶J，據(jù)此求所需的太陽(yáng)能電池板的面積．

解答：解：
（1）煤、石油、天然氣等化石燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量；
（2）原電池在工作時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；
（3）人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，必然會(huì)帶來新一輪的能源革命，未來的新能源必須滿足環(huán)保的條件；
（4）①∵電動(dòng)車在水平的路面上勻速行駛，
∴電動(dòng)車的牽引力：
F=f=0.028G=0.028mg=0.028×（60kg+40kg）×10N/kg=28N，
行駛距離：
s=vt=20km/h×0.5h=10km=10000m，
電動(dòng)自行車克服阻力所做的功：
W=Fs=28N×10000m=2.8×10⁵J；
②電機(jī)的工作電流：
I=

P額

U額

=

180W

36V

=5A；
③由題知，每天充電一次連續(xù)行駛里程50km所需的電能為0.6kW?h，
設(shè)太陽(yáng)能電池板的面積為S，則800J/（s?m²）×S×t×20%=0.6×3.6×10⁶J，
即：800J/（s?m²）×S×7200s×20%=0.6×3.6×10⁶J，
解得：S=1.875m²．
故答案為：（1）二氧化碳；
（2）化學(xué)能；
（3）環(huán)保；
（4）①2.8×10⁵J；②電機(jī)的工作電流為5A；③1.875m²．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道電學(xué)和力學(xué)的綜合應(yīng)用題，解決的是有關(guān)電動(dòng)自行車的相關(guān)問題，有意義，能從基本參數(shù)表中得出有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．